ГИБКИЙ ИНДУКТОР ДЛЯ НАГРЕВА ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ТЕЛ Российский патент 2005 года по МПК H05B6/36 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для низкотемпературного индукционного нагрева трубопроводов, цистерн, бандажных колец турбогенераторов и других цилиндрических тел.

Известен гибкий индуктор, предназначенный для нагрева объекта, например трубы, выполненный в виде гибкого водоохлаждаемого кабеля, свободно намотанного на объект и соединенного с источником питания [1].

Недостатками такой конструкции является низкий к.п.д., неравномерный нагрев поверхности объекта, необходимость водяного охлаждения индуктирующего кабеля, трудность концентрации нагрева в необходимой зоне.

Наиболее близким к заявляемому устройству является гибкий индуктор, содержащий индуктирующий провод с токоподводами для подключения к источнику питания, причем индуктирующий провод выполнен в виде многожильного кабеля, жилы которого соединены между собой последовательно посредством стягивающего устройства, выполненного в виде штепсельного разъема. Токоподводы установлены на первой и последней жилах [2].

Данный гибкий индуктор удобен при эксплуатации, так как он не требует водяного охлаждения. Однако он не позволяет равномерно нагреть поверхность тела и не является универсальным, так как предназначен для нагрева конкретных изделий.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является создание гибкого индуктора, позволяющего равномерно нагревать поверхность цилиндрических тел различных диаметров.

Для решения поставленной задачи в гибком индукторе для нагрева цилиндрических тел индуктирующий провод, концы которого соединены с помощью стягивающего устройства, выполнен в виде ленты, электропроводность которой меньше, равна или больше электропроводности нагреваемого тела, при этом лента снабжена устройством натяжения, а концы ленты предназначены для подключения к источнику питания.

Лента, выполненная из материала, электропроводность которого меньше, равна или больше электропроводности нагреваемого тела, позволяет менять соотношение энергии, передающейся в деталь индукционным способом и за счет теплопроводности от нагретой ленты.

Нагрев ленты не должен приводить к потере механических свойств, интенсивному окислению или расплавлению материала ленты.

Электроизолирующий слой, нанесенный хотя бы на одну из поверхностей ленты, позволяет нагревать детали с электрически неизолированными поверхностями, а также предохраняет от поражения электрическим током и повышает безопасность обслуживания. В случае, если этот слой является теплопроводным, то повышается к.п.д. индуктора и улучшаются условия его охлаждения.

Нанесение на наружную поверхность ленты теплоизолирующего слоя повышает к.п.д. индуктора за счет снижения теплопотерь в окружающую среду.

Лента индуктора может состоять из нескольких отрезков, соединенных между собой последовательно или параллельно. Это позволяет нагревать области различной ширины цилиндрических тел различных диаметров.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг.1 представлен внешний вид гибкого индуктора, намотанного на цилиндрическое тело; на фиг.2 - поперечный разрез ленты по п.2; на фиг.3б - поперечный разрез ленты по п.4

Гибкий индуктор (фиг.1) состоит из индуктирующего провода, выполненного в виде ленты 1, концы которой соединены с помощью стягивающего устройства 2 и предназначены для подключения к источнику питания. Лента снабжена устройством натяжения 3 и намотана на поверхность цилиндрического тела 4.

На ленту 1 (фиг.2) может быть нанесен электроизолирующий слой 5, который может являться еще и теплопроводным. Этот слой может быть нанесен как на одну, так и на обе поверхности ленты. Также может быть нанесен и теплоизолирующий слой 6 либо на наружную поверхность самой ленты 1 (фиг.3а), либо на электроизолирующий слой 5 с наружной стороны ленты 1 (фиг.3б).

Индуктор работает следующим образом. Перед началом работы ленту 1 плотно наматывают на поверхность нагреваемого цилиндрического тела 4, устанавливают устройства натяжения 3, а концы ленты 1 соединяют между собой механически с помощью стягивающего устройства 2 (например, с помощью струбцины), концы ленты 1 предназначены для электрического подключения к источнику питания.

При подаче высокочастотного напряжения от источника питания происходит нагрев цилиндрического тела 4 и индуктора. В результате нагрева лента индуктора 1 удлиняется, что приводит к ее провисанию, неравномерному нагреву тела 4 из-за неравномерного зазора между индуктором и телом 4 и перегреву ленты 1 в месте провисания.

Использование устройств натяжения 3 позволяет компенсировать температурное удлинение ленты 1 индуктора и обеспечить плотный прижим ее к поверхности нагреваемого цилиндрического тела 4 в течение всего цикла нагрева.

Устройство натяжения 3 может быть выполнено в виде двух параллельных направляющих, прижатых к поверхности тела 4, в щель между которыми натягивается лента 1 с помощью пружинного механизма.

В качестве электроизолирующего слоя 5 может быть использован слюдопласт или полиимидная пленка, как наиболее термостойкие и теплопроводные материалы.

Ограничение на максимальную температуру нагреваемого тела 4 накладывается термостойкостью использованной электрической изоляции, например, при использовании полиимидной пленки максимальная температура поверхности тела 4 под индуктором не должна превышать 400°С.

Для теплоизолирующего слоя 6 можно использовать стекловату или кремнеземную вату.

Для нагрева тел разного диаметра ленту можно наращивать, соединяя отрезки между собой, например, струбцинами. При необходимости нагрева широких участков цилиндрических тел может быть намотано несколько витков последовательно или параллельно. В этом случае на каждом витке целесообразно устанавливать устройство натяжения.

Использование данного изобретения позволяет улучшить качество нагрева, а также повысить к.п.д. Гибкий индуктор является простым в изготовлении и имеет низкую себестоимость.

Источники информации

1. Патент Японии № 2-87495 "ВЧ индукционная нагревательная обмотка", МПК 6 Н 05 В 6/36, В 23 К 13/01;

2. Свидетельство РФ на ПМ № 1591 "Гибкий индуктор", МПК 6 Н 05 В 6/36, опубл. 16.01.96, бюлл. ПМПО № 1-96 - прототип.

Изобретение может быть использовано для низкотемпературного индукционного нагрева трубопроводов, цистерн, бандажных колец турбогенераторов и других цилиндрических тел, содержит индуктирующий провод, и стягивающее устройство концов провода, провод выполнен в виде ленты, снабженной устройством натяжения, концы которой предназначены для подключения к источнику питания. На ленту может быть нанесен электроизолирующий, теплопроводный и теплоизолирующий слои. Лента может быть выполнена из отрезков. Индуктор позволяет равномерно нагревать поверхность цилиндрических тел различных диаметров. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Гибкий индуктор для нагрева цилиндрических тел, содержащий индуктирующий провод и стягивающее устройство концов провода, отличающийся тем, что индуктирующий провод выполнен в виде ленты, электропроводность которой меньше, равна или больше электропроводности нагреваемого тела, при этом лента снабжена устройством натяжения, предназначенным для обеспечения плотной намотки ленты на поверхность цилиндрического тела, а концы ленты предназначены для подключения к источнику питания.2. Гибкий индуктор по п.1, отличающийся тем, что хотя бы на одну из поверхностей ленты нанесен электроизолирующий слой.3. Гибкий индуктор по п.2, отличающийся тем, что электроизолирующий слой ленты является теплопроводным.4. Гибкий индуктор по п.1, или 2, или 3, отличающийся тем, что на наружную поверхность ленты нанесен теплоизолирующий слой.5. Гибкий индуктор по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что лента состоит из нескольких отрезков, соединенных между собой.